CN110652986A - 一种网状磁性Fe3O4/GO/ZnO催化剂的制备方法及应用 - Google Patents
一种网状磁性Fe3O4/GO/ZnO催化剂的制备方法及应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110652986A CN110652986A CN201810687306.7A CN201810687306A CN110652986A CN 110652986 A CN110652986 A CN 110652986A CN 201810687306 A CN201810687306 A CN 201810687306A CN 110652986 A CN110652986 A CN 110652986A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- magnetic
- stirring
- net
- water
- preparation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 title claims abstract description 43
- 238000000034 method Methods 0.000 title abstract description 11
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 45
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 43
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 claims abstract description 43
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 33
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 32
- SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N iron(II,III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]O[Fe]=O SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 29
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims abstract description 25
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 20
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims abstract description 20
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 17
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 14
- 239000010865 sewage Substances 0.000 claims abstract description 14
- 238000011282 treatment Methods 0.000 claims abstract description 14
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 claims abstract description 13
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 11
- 230000009471 action Effects 0.000 claims abstract description 9
- ZOIORXHNWRGPMV-UHFFFAOYSA-N acetic acid;zinc Chemical compound [Zn].CC(O)=O.CC(O)=O ZOIORXHNWRGPMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 239000004246 zinc acetate Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000006087 Silane Coupling Agent Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 3
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 33
- NAQMVNRVTILPCV-UHFFFAOYSA-N hexane-1,6-diamine Chemical compound NCCCCCCN NAQMVNRVTILPCV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 20
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 claims description 14
- MCPLVIGCWWTHFH-UHFFFAOYSA-L methyl blue Chemical compound [Na+].[Na+].C1=CC(S(=O)(=O)[O-])=CC=C1NC1=CC=C(C(=C2C=CC(C=C2)=[NH+]C=2C=CC(=CC=2)S([O-])(=O)=O)C=2C=CC(NC=3C=CC(=CC=3)S([O-])(=O)=O)=CC=2)C=C1 MCPLVIGCWWTHFH-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 13
- VWDWKYIASSYTQR-UHFFFAOYSA-N sodium nitrate Chemical compound [Na+].[O-][N+]([O-])=O VWDWKYIASSYTQR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- VMHLLURERBWHNL-UHFFFAOYSA-M Sodium acetate Chemical compound [Na+].CC([O-])=O VMHLLURERBWHNL-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 10
- 239000001632 sodium acetate Substances 0.000 claims description 10
- 235000017281 sodium acetate Nutrition 0.000 claims description 10
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 claims description 9
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 claims description 7
- 238000003760 magnetic stirring Methods 0.000 claims description 6
- 239000004317 sodium nitrate Substances 0.000 claims description 6
- 235000010344 sodium nitrate Nutrition 0.000 claims description 6
- FFRBMBIXVSCUFS-UHFFFAOYSA-N 2,4-dinitro-1-naphthol Chemical group C1=CC=C2C(O)=C([N+]([O-])=O)C=C([N+]([O-])=O)C2=C1 FFRBMBIXVSCUFS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- FWDBOZPQNFPOLF-UHFFFAOYSA-N ethenyl(triethoxy)silane Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)C=C FWDBOZPQNFPOLF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000005457 ice water Substances 0.000 claims description 5
- 239000012286 potassium permanganate Substances 0.000 claims description 5
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N sulfuric acid Substances OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 238000009210 therapy by ultrasound Methods 0.000 claims description 5
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 4
- WYTZZXDRDKSJID-UHFFFAOYSA-N (3-aminopropyl)triethoxysilane Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)CCCN WYTZZXDRDKSJID-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- XDLMVUHYZWKMMD-UHFFFAOYSA-N 3-trimethoxysilylpropyl 2-methylprop-2-enoate Chemical compound CO[Si](OC)(OC)CCCOC(=O)C(C)=C XDLMVUHYZWKMMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- GOFSGYGYWCKLTO-UHFFFAOYSA-N dimethoxy-methyl-propylsilane;ethane-1,2-diamine Chemical compound NCCN.CCC[Si](C)(OC)OC GOFSGYGYWCKLTO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- VVNATJLDMWFTTM-UHFFFAOYSA-N ethane-1,2-diamine;triethoxy(propyl)silane Chemical compound NCCN.CCC[Si](OCC)(OCC)OCC VVNATJLDMWFTTM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- CWAFVXWRGIEBPL-UHFFFAOYSA-N ethoxysilane Chemical compound CCO[SiH3] CWAFVXWRGIEBPL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 230000003068 static effect Effects 0.000 claims description 2
- BPSIOYPQMFLKFR-UHFFFAOYSA-N trimethoxy-[3-(oxiran-2-ylmethoxy)propyl]silane Chemical compound CO[Si](OC)(OC)CCCOCC1CO1 BPSIOYPQMFLKFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000011651 chromium Substances 0.000 abstract description 20
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 14
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 abstract description 14
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 11
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 abstract description 4
- JOPOVCBBYLSVDA-UHFFFAOYSA-N chromium(6+) Chemical compound [Cr+6] JOPOVCBBYLSVDA-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 4
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 abstract description 4
- 230000007547 defect Effects 0.000 abstract description 3
- 230000009467 reduction Effects 0.000 abstract description 3
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 abstract description 2
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 abstract description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 abstract description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 abstract description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 abstract description 2
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 abstract description 2
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 abstract description 2
- 238000004321 preservation Methods 0.000 abstract 2
- 239000000975 dye Substances 0.000 description 5
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 5
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 4
- 238000001132 ultrasonic dispersion Methods 0.000 description 4
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 3
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 description 3
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 3
- 238000000527 sonication Methods 0.000 description 3
- 238000007605 air drying Methods 0.000 description 2
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 2
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 2
- WBCGMRWHVRZZGW-UHFFFAOYSA-N C(C)O[SiH3].SCCC[Si](OC)(OC)OC Chemical compound C(C)O[SiH3].SCCC[Si](OC)(OC)OC WBCGMRWHVRZZGW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000002848 electrochemical method Methods 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 description 1
- 238000007885 magnetic separation Methods 0.000 description 1
- 230000005389 magnetism Effects 0.000 description 1
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 1
- 238000011369 optimal treatment Methods 0.000 description 1
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
- B01J23/76—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
- B01J23/78—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36 with alkali- or alkaline earth metals
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/30—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
- B01J35/33—Electric or magnetic properties
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/30—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
- B01J35/39—Photocatalytic properties
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/30—Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/10—Inorganic compounds
- C02F2101/20—Heavy metals or heavy metal compounds
- C02F2101/22—Chromium or chromium compounds, e.g. chromates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/30—Organic compounds
- C02F2101/308—Dyes; Colorants; Fluorescent agents
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
一种网状磁性Fe3O4/GO/ZnO催化剂的制备方法及应用，属于污水处理领域。本发明要解决过去重金属六价铬造成二次污染和有机物处理时高能耗等方法的缺点。本发明将氧化石墨烯超声分散于水中，然后加入乙酸锌，超声搅拌，然后升温，保温反应后加入NaOH，再升温，保温搅拌，随后降温，加入Fe3O4纳米颗粒，超声分散，边搅拌边滴加硅烷偶联剂，持续搅拌，磁场作用下水洗，真空干燥，即得到网状磁性Fe3O4/GO/ZnO催化剂。本发明在可见光下就可以产生具有氧化和还原的物质，对重金属铬具有较高的还原能力且对有机物具有明显的降解去除能力。本发明的磁性氧化石墨烯催化剂材料具有易回收、无污染，再生等的优点。
Description
技术领域
本发明属于污水处理领域；具体涉及一种网状磁性Fe3O4/GO/ZnO催化剂的制备方法及应用。
背景技术
随着现代工业的快速发展，环境和能源危机成为世界面临的两大难题。特别是环境问题逐渐引起人们的重视，因为环境污染已经对人了健康造成了威胁。在这些污染中，重金属铬污染是最严重的一种污染物之一，由于它在工业中广泛的应用。此外有机染料的污染也逐渐引起人们的重视。为了解决污水中铬污染，许多方法也已经被使用，如如萃取，沉淀，电化学法等方法，但这些方法都存在一些不足之处，如萃取，沉淀法溶液造成二次污染和不能达到排放标准的缺点。相似的，一些处理有机染料的方法也被使用，如吸附等，这些方法也存在一些缺点，如吸附法对有机染料的处理，尽管具有良好的去除效果，但这只是污染物的转移，便没有达到最佳处理方式。
发明内容
本发明目的是提供了一种网状磁性Fe3O4/GO/ZnO催化剂的制备方法及应用。本发明方法制备的催化剂结合了氧化石墨烯大的比表面积，磁性四氧化三铁的磁特性和催化剂的催化性能，能够去除重金属铬和有机染料。处理后的铬能够回收利用，有机染料能够被降解，具备了多功能的特性。
本发明方法采用水热法制备超顺磁四氧化三铁纳米微粒，以水作为溶剂，通过偶联反应将氧化石墨烯与磁性纳米材料结合在一起，形成一个网状结构的复合物，之后在氧化石墨烯的表面负载上催化剂用于污水中有机物和重金属铬的移除。本发明的网状磁性Fe3O4/GO/ZnO催化剂能够充分的利用太阳光的能力，在可见光下就可以产生具有氧化和还原的物质，因此本发明的磁性石墨烯催化剂对重金属铬具有较高的还原能力且对有机物具有明显的降解去除能力，本发明的网状磁性Fe3O4/GO/ZnO催化剂具有独特的磁性，在催化降解完成之后，在外在磁场的作用下可以快速的从水里移除磁性石墨烯催化剂。本发明的方法解决了过去重金属六价铬造成二次污染和有机物处理时高能耗等方法的缺点，本发明的网状磁性Fe3O4/GO/ZnO催化剂材料具有易回收、无污染，再生等的优点。
本发明中一种网状磁性Fe3O4/GO/ZnO催化剂的制备方法具体是按下述步骤进行的：
步骤一、将FeCl3.6H2O、乙酸钠和1,6-己二胺溶解于乙二醇中，搅拌1h～2h后，在190℃～200℃条件下保温8～12h，反应完成后在磁铁作用下用水洗涤至少3次，真空干燥，得到Fe3O4纳米颗粒；
步骤二、将氧化石墨烯(GO)超声分散于水中，然后加入乙酸锌，继续在超声下搅拌至少30min，然后升温60℃～65℃，保温搅拌反应2～4h，之后加入NaOH固体，再升温至90℃～95℃，保温搅拌反应4h～6h，随后降温至40℃～50℃，加入步骤一获得的Fe3O4纳米颗粒，超声分散处理至少30min，然后边搅拌边滴加硅烷偶联剂，持续搅拌30-60min后，在磁场作用下用水洗涤至少3次，真空干燥，即得到网状磁性Fe3O4/GO/ZnO催化剂。
进一步地限定，步骤一中FeCl3.6H2O与乙酸钠的物质的量比为1：(2-4)，FeCl3.6H2O与1,6-己二胺物质的量比为1：(3-6)，1,6-己二胺与乙二醇的物质的量比为1:(3-5)。
进一步地限定，步骤二所述的氧化石墨烯是按下述步骤进行的：
将1.0g～1.5g石墨烯分散在25mL浓硫酸中，超声处理2h～4h后，置于冰水混合物浴中，缓慢加入0.5g～0.8g硝酸钠，然后在磁力搅拌下加入3g～4g高锰酸钾，继续磁力搅拌3h～5h，再置于35℃～40℃的水浴中加热搅拌30h～60h，完毕后加入45mL～60mL蒸馏水，再在80℃～85℃水浴中反应15min～30min，再加入80mL～100mL蒸馏水，保持静止2min～6min，移除水浴，加入质量分数为10％的H2O2至颜色为金黄色为止，离心洗涤，用质量分数为5％的盐酸酸洗至少3次，再用无水乙醇洗涤至少2次，在50℃～60℃条件下离心干燥12h～14h，得到氧化石墨烯。
进一步地限定，步骤二中将0.2g～0.4g氧化石墨烯分散于100mL的水中，乙酸锌的用量为0.25g～0.3g，NaOH固体的用量为0.8g～1g，Fe3O4纳米颗粒的用量为0.2g～0.4g，硅烷偶联剂7-9mL。
进一步地限定，步骤二中Fe3O4纳米颗粒和氧化石墨烯的质量比为1:1。
进一步地限定，步骤二所述硅烷偶联剂为甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、缩水甘油迷氧基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷、巯丙基三甲(乙)氧基硅烷,乙二胺丙基三乙氧基硅烷、乙二胺丙基甲基二甲氧基硅烷中的一种或者其中几种的组合。
进一步地限定，步骤一中在50℃～60℃条件下真空干燥10h～12h；
进一步地限定，步骤二中在50℃～60℃条件下真空干燥12h～15h。
上述任意一种所述的制备方法制备得到的网状磁性Fe3O4/GO/ZnO催化剂用于去除废水中的重金属和/或甲基蓝；所述处理废水中的重金属和/或甲基蓝是按下述步骤进行操作的：调节污水的pH值为4～8，按每100mL待处理污水添加50mg～80mg网状磁性Fe3O4/GO/ZnO催化剂，在废水中加入网状磁性氧化石墨烯，处理3～6h，即完成废水中的重金属去除。
本发明所述网状磁性Fe3O4/GO/ZnO催化剂的制备过程简单，制备成本低，制备条件温和等优点；本发明所述网状磁性Fe3O4/GO/ZnO催化剂具有超顺磁性，易磁分离，比表面积大，无二次污染等优点；本发明所述网状磁性Fe3O4/GO/ZnO催化剂用于处理废水中的铬和甲基蓝等，其降解率高，可重复使用。
附图说明
图1是制备得到的网状磁性Fe3O4/GO/ZnO催化剂对重金属六价铬的处理前后的效果图对比，A表示处理前，B表示处理后。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围并不限于所述内容。
实施例1：本实施例所述网状磁性Fe3O4/GO/ZnO催化剂的快速制备方法，具体是按下述步骤进行的：
步骤一、将FeCl3.6H2O、乙酸钠和1,6-己二胺溶解于乙二醇中，搅拌1h后，将这个混合物转移到反应釜中，然后放置在鼓风干燥箱中加热至190℃保温8h，反应完成后在磁铁协助下用水洗涤三次，在50℃真空干燥10h，得到Fe3O4纳米颗粒；所述的FeCl3.6H2O和乙酸钠的物质的量比为1：2；所述FeCl3.6H2O和1,6-己二胺物质的量比为1：3；1,6-己二胺和乙二醇的物质的量比为1:3；
步骤二、将GO材料0.2g分散于100mL的水溶液中，超声分散半小时。然后0.25g的乙酸锌被添加到混合溶液中，持续的超声和持续搅拌半小时。加热这个混合物到60℃，且持续搅拌反应2h，之后添加0.8gNaOH，然后加热到90℃持续搅拌4小时。等反应完成之后将温度调到40℃，然后加入步骤(1)制备得到的0.2g四氧化三铁，超声分散半小时，随后加入7mL巯丙基三甲(乙)氧基硅烷逐滴加入上述悬浮液中，在下持续搅拌30min后，反应完成后在磁铁协助下用水洗涤三次，最后在真空干燥箱中干燥12小时，条件是50℃。最后得到的样品是Fe3O4/GO/ZnO材料。
其中，步骤二所述的氧化石墨烯是按下述步骤进行的：1.0g石墨烯分散在25ml的浓硫酸中，超声2小时，转移到10℃以下的冰水混合物中，缓慢加入0.5g的硝酸钠，在磁力搅拌的条件下加入3g的高锰酸钾，反应3小时。反应完成后转移到35℃的水浴中搅拌反应30分钟，加入45ml蒸馏水，转移到80℃的水浴中反应15分钟，然后加入80ml水，保持静止2分钟，移除水浴，加入质量分数为10％的H2O2到颜色为金黄色为止，然后离心洗涤，先用5％的盐酸洗涤三次，再用乙醇洗涤2次，然后离心干燥(50℃，12小时)，得到氧化石墨烯。
本实施例所得网状磁性Fe3O4/GO/ZnO催化剂在处理污水中重金属铬和甲基蓝的处理的应用，废水中的浓度分别为100mg/L，调节污水的pH值为4，将50mg上述制备得到的材料分别添加到体积为100mL的的污水中，在温度为25℃的恒温水浴里搅拌反应3小时，当反应结束后在外在磁场的作用下将磁性氧化石墨烯催化剂快速移除，然后用紫外风光光度检测检测残留溶液中Cr6+和甲基蓝的浓度。Cr6+和甲基蓝的去除率分别为87％和78％，
实施例2：本实施例所述网状磁性Fe3O4/GO/ZnO催化剂的快速制备方法，具体是按下述步骤进行的：
步骤一、将FeCl3.6H2O、乙酸钠和1,6-己二胺溶解于乙二醇中，搅拌1.5h后，将这个混合物转移到反应釜中，然后放置在鼓风干燥箱中加热至195℃保温9h，反应完成后在磁铁协助下用水洗涤三次，在55℃真空干燥11h，得到Fe3O4纳米颗粒；所述的FeCl3.6H2O和乙酸钠的物质的量比为1：3；所述FeCl3.6H2O和1,6-己二胺物质的量比为1：4；1,6-己二胺和乙二醇的物质的量比为1:4；
步骤二、将GO材料0.3g分散于100mL的水溶液中，超声分散半小时。然后0.28g的乙酸锌被添加到混合溶液中，持续的超声和持续搅拌半小时。加热这个混合物到60℃，且持续搅拌反应2h，之后添加0..9gNaOH，然后加热到92℃持续搅拌5小时。等反应完成之后将温度调到45℃，然后加入步骤(1)制备得到的0.3g四氧化三铁，超声分散半小时，随后加入7.5mL乙烯基三乙氧基硅烷逐滴加入上述悬浮液中，在下持续搅拌35min后，反应完成后在磁铁协助下用水洗涤三次，最后在真空干燥箱中干燥13小时，条件是55℃。最后得到的样品是Fe3O4/GO/ZnO材料。
其中，步骤二所述的氧化石墨烯是按下述步骤进行的：1.2g石墨烯分散在25ml的浓硫酸中，超声3小时，转移到10℃以下的冰水混合物中，缓慢加入0.6g的硝酸钠，在磁力搅拌的条件下加入3.5g的高锰酸钾，反应4小时。反应完成后转移到38℃的水浴中搅拌反应40分钟，加入50ml蒸馏水，转移到82℃的水浴中反应20分钟，然后加入90ml水，保持静止3分钟，移除水浴，加入质量分数为10％的H2O2到颜色为金黄色为止，然后离心洗涤，先用5％的盐酸洗涤三次，再用乙醇洗涤2次，然后离心干燥(55℃，13小时)，得到氧化石墨烯。
本实施例所得网状磁性Fe3O4/GO/ZnO催化剂在处理污水中重金属铬和甲基蓝的处理的应用，废水中的浓度分别为100mg/L，调节污水的pH值为6，将60mg上述制备得到的材料分别添加到体积为100mL的的污水中，在温度为35℃的恒温水浴里搅拌反应4小时，当反应结束后在外在磁场的作用下将磁性氧化石墨烯催化剂快速移除，然后用紫外风光光度检测检测残留溶液中Cr6+和甲基蓝的浓度。Cr6+和甲基蓝的去除率分别为89％和84％。
实施例3：本实施例所述一种网状磁性Fe3O4/GO/ZnO催化剂的快速制备方法，具体是按下述步骤进行的：
步骤一、将FeCl3.6H2O、乙酸钠和1,6-己二胺溶解于乙二醇中，搅拌2h后，将这个混合物转移到反应釜中，然后放置在鼓风干燥箱中加热至200℃保温12h，反应完成后在磁铁协助下用水洗涤三次，在60℃真空干燥12h，得到Fe3O4纳米颗粒；所述的FeCl3.6H2O和乙酸钠的物质的量比为1：4；所述FeCl3.6H2O和1,6-己二胺物质的量比为1：6；1,6-己二胺和乙二醇的物质的量比为1:5；
步骤二、将GO材料0.4g分散于100mL的水溶液中，超声分散半小时。然后0.3g的乙酸锌被添加到混合溶液中，持续的超声和持续搅拌半小时。加热这个混合物到65℃，且持续搅拌反应4h，之后添加1gNaOH，然后加热到95℃持续搅拌6小时。等反应完成之后将温度调到50℃，然后加入步骤一制备得到的0.4g四氧化三铁，超声分散半小时，随后加入9mL3-氨丙基三乙氧基硅烷逐滴加入上述悬浮液中，在下持续搅拌60min后，反应完成后在磁铁协助下用水洗涤三次，最后在真空干燥箱中干燥15小时，条件是60℃。最后得到的样品是Fe3O4/GO/ZnO材料。
其中，步骤二所述的氧化石墨烯是按下述步骤进行的：1.5g石墨烯分散在25ml的浓硫酸中，超声4小时，转移到10℃以下的冰水混合物中，缓慢加入0.8g的硝酸钠，在磁力搅拌的条件下加入4g的高锰酸钾，反应5小时。反应完成后转移到40℃的水浴中搅拌反应60分钟，加入60ml蒸馏水，转移到85℃的水浴中反应30分钟，然后加入100ml水，保持静止6分钟，移除水浴，加入质量分数为10％的H2O2到颜色为金黄色为止，然后离心洗涤，先用5％的盐酸洗涤三次，再用乙醇洗涤2次，然后离心干燥(60℃，14小时)，得到氧化石墨烯。
本实施例所得网状磁性氧化石墨烯催化剂在处理污水中重金属铬和甲基蓝的处理的应用，废水中的浓度分别为100mg/L，调节污水的pH值为7，将80mg上述制备得到的材料分别添加到体积为100mL的的污水中，在温度为45℃的恒温水浴里搅拌反应5小时，当反应结束后在外在磁场的作用下将磁性氧化石墨烯催化剂快速移除，然后用紫外风光光度检测检测残留溶液中Cr6+和甲基蓝的浓度。Cr6+和甲基蓝的去除率分别为98.2％和96.1％。
实施例1-3制备的网状磁性Fe3O4/GO/ZnO催化剂对重金属六价铬的处理前后的效果图对比如图1所述；又图1可知，处理前为黄色透明液体，处理后为透明液体，且用检测浓度低于排放标准。
Claims (10)
1.一种网状磁性Fe3O4/GO/ZnO催化剂的制备方法，其特征在于所述制备方法是按下述步骤进行的：
步骤一、将FeCl3.6H2O、乙酸钠和1,6-己二胺溶解于乙二醇中，搅拌1h～2h后，在190℃～200℃条件下保温8～12h，反应完成后在磁铁作用下用水洗涤至少3次，真空干燥，得到Fe3O4纳米颗粒；
步骤二、将氧化石墨烯(GO)超声分散于水中，然后加入乙酸锌，继续在超声下搅拌至少30min，然后升温60℃～65℃，保温搅拌反应2～4h，之后加入NaOH固体，再升温至90℃～95℃，保温搅拌反应4h～6h，随后降温至40℃～50℃，加入步骤一获得的Fe3O4纳米颗粒，超声分散处理至少30min，然后边搅拌边滴加硅烷偶联剂，持续搅拌30-60min后，在磁场作用下用水洗涤至少3次，真空干燥，即得到网状磁性Fe3O4/GO/ZnO催化剂。
2.根据权利要求1所述的一种网状磁性Fe3O4/GO/ZnO催化剂的制备方法，其特征在于步骤一中FeCl3.6H2O与乙酸钠的物质的量比为1：(2-4)，FeCl3.6H2O与1,6-己二胺物质的量比为1：(3-6)，1,6-己二胺与乙二醇的物质的量比为1:(3-5)。
3.根据权利要求1所述的一种网状磁性Fe3O4/GO/ZnO催化剂的制备方法，其特征在于步骤二所述的氧化石墨烯是按下述步骤进行的：
将1.0g～1.5g石墨烯分散在25mL浓硫酸中，超声处理2h～4h后，置于冰水混合物浴中，缓慢加入0.5g～0.8g硝酸钠，然后在磁力搅拌下加入3g～4g高锰酸钾，继续磁力搅拌3h～5h，再置于35℃～40℃的水浴中加热搅拌30h～60h，完毕后加入45mL～60mL蒸馏水，再在80℃～85℃水浴中反应15min～30min，再加入80mL～100mL蒸馏水，保持静止2min～6min，移除水浴，加入质量分数为10％的H2O2至颜色为金黄色为止，离心洗涤，用质量分数为5％的盐酸酸洗至少3次，再用无水乙醇洗涤至少2次，在50℃～60℃条件下离心干燥12h～14h，得到氧化石墨烯。
4.根据权利要求1所述的一种网状磁性Fe3O4/GO/ZnO催化剂的制备方法，其特征在于步骤二中将0.2g～0.4g氧化石墨烯分散于100mL的水中，乙酸锌的用量为0.25g～0.3g，NaOH固体的用量为0.8g～1g，Fe3O4纳米颗粒的用量为0.2g～0.4g，硅烷偶联剂7-9mL。
5.根据权利要求1所述的一种网状磁性Fe3O4/GO/ZnO催化剂的制备方法，其特征在于步骤二中Fe3O4纳米颗粒和氧化石墨烯的质量比为1:1。
6.根据权利要求1所述的一种网状磁性Fe3O4/GO/ZnO催化剂的制备方法，其特征在于步骤二所述硅烷偶联剂为甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、缩水甘油迷氧基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷、巯丙基三甲(乙)氧基硅烷,乙二胺丙基三乙氧基硅烷、乙二胺丙基甲基二甲氧基硅烷中的一种或者其中几种的组合。
7.根据权利要求1所述的一种网状磁性Fe3O4/GO/ZnO催化剂的制备方法，其特征在于步骤一中在50℃～60℃条件下真空干燥10h～12h。
8.根据权利要求1所述的一种网状磁性Fe3O4/GO/ZnO催化剂的制备方法，其特征在于步骤二中在50℃～60℃条件下真空干燥12h～15h。
9.根据权利要求1～8任意一项所述的制备方法制备得到的网状磁性Fe3O4/GO/ZnO催化剂用于去除废水中的重金属和/或甲基蓝。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于所述处理废水中的重金属和/或甲基蓝是按下述步骤进行操作的：调节污水的pH值为4～8，按每100mL待处理污水添加50mg～80mg网状磁性Fe3O4/GO/ZnO催化剂，在废水中加入网状磁性氧化石墨烯，处理3～6h，即完成废水中的重金属去除。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810687306.7A CN110652986A (zh) | 2018-06-28 | 2018-06-28 | 一种网状磁性Fe3O4/GO/ZnO催化剂的制备方法及应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810687306.7A CN110652986A (zh) | 2018-06-28 | 2018-06-28 | 一种网状磁性Fe3O4/GO/ZnO催化剂的制备方法及应用 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110652986A true CN110652986A (zh) | 2020-01-07 |
Family
ID=69026297
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201810687306.7A Pending CN110652986A (zh) | 2018-06-28 | 2018-06-28 | 一种网状磁性Fe3O4/GO/ZnO催化剂的制备方法及应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110652986A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112093845A (zh) * | 2020-08-31 | 2020-12-18 | 宜兴国际环保城科技发展有限公司 | 一种印染废水净化方法 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102671625A (zh) * | 2012-05-02 | 2012-09-19 | 湖北富邦科技股份有限公司 | 石墨烯磁性纳米复合材料的制备方法 |
| CN103638894A (zh) * | 2013-12-11 | 2014-03-19 | 江苏大学 | 一种改性石墨烯基四氧化三铁纳米复合材料的制备方法 |
| CN105597763A (zh) * | 2015-12-21 | 2016-05-25 | 天津工业大学 | 磁性石墨烯基氧化锌复合材料的制备方法 |
| US20160144348A1 (en) * | 2014-11-20 | 2016-05-26 | Korea Institute Of Science And Technology | Photocatalyst using semiconductor-carbon nanomaterial core-shell composite quantum dot and method for preparing the same |
| JP2016163858A (ja) * | 2015-03-06 | 2016-09-08 | 株式会社東芝 | 光触媒構造体およびその製造方法および光触媒分散液 |
| WO2016191802A1 (en) * | 2015-05-29 | 2016-12-08 | Adelaide Research & Innovation Pty Ltd | Composite graphene-based material |
| CN106540658A (zh) * | 2016-12-05 | 2017-03-29 | 湖南工业大学 | 一种氧化石墨烯共价键包覆磁性纳米粒子复合材料及其制备方法 |
-
2018
- 2018-06-28 CN CN201810687306.7A patent/CN110652986A/zh active Pending
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102671625A (zh) * | 2012-05-02 | 2012-09-19 | 湖北富邦科技股份有限公司 | 石墨烯磁性纳米复合材料的制备方法 |
| CN103638894A (zh) * | 2013-12-11 | 2014-03-19 | 江苏大学 | 一种改性石墨烯基四氧化三铁纳米复合材料的制备方法 |
| US20160144348A1 (en) * | 2014-11-20 | 2016-05-26 | Korea Institute Of Science And Technology | Photocatalyst using semiconductor-carbon nanomaterial core-shell composite quantum dot and method for preparing the same |
| JP2016163858A (ja) * | 2015-03-06 | 2016-09-08 | 株式会社東芝 | 光触媒構造体およびその製造方法および光触媒分散液 |
| WO2016191802A1 (en) * | 2015-05-29 | 2016-12-08 | Adelaide Research & Innovation Pty Ltd | Composite graphene-based material |
| CN105597763A (zh) * | 2015-12-21 | 2016-05-25 | 天津工业大学 | 磁性石墨烯基氧化锌复合材料的制备方法 |
| CN106540658A (zh) * | 2016-12-05 | 2017-03-29 | 湖南工业大学 | 一种氧化石墨烯共价键包覆磁性纳米粒子复合材料及其制备方法 |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| 候若梦等: "氧化石墨烯-氧化锌净化铅离子废水", 《环境工程学报》 * |
| 张丹慧等: "《贵金属-石墨烯纳米复合材料的合成及性能》", 31 December 2015, 国防工业出版社 * |
| 杨民权: "石墨烯-半导体复合型光催化材料制备、性能及机理研究", 《中国博士学位论文全文数据库 工程科技Ⅰ辑》 * |
| 邓春晖等: "《磁性微纳米材料》", 31 December 2017, 厦门大学出版社 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112093845A (zh) * | 2020-08-31 | 2020-12-18 | 宜兴国际环保城科技发展有限公司 | 一种印染废水净化方法 |
| CN112093845B (zh) * | 2020-08-31 | 2022-08-23 | 宜兴国际环保城科技发展有限公司 | 一种印染废水净化方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105399176B (zh) | 一种磺酸基改性超顺磁纳米材料的制备方法及其应用 | |
| CN105056985B (zh) | g‑C3N4/氧化石墨烯/纳米铁可见光响应催化膜 | |
| CN108031433A (zh) | 一种介孔硅酸钙负载纳米零价铁复合材料的制备方法 | |
| CN106492761A (zh) | 一种磁性水凝胶微球的制备方法 | |
| CN109675518B (zh) | 用于去除工业废水中重金属离子的蒙脱土负载的纳米零价铁镍双金属复合物及其制备方法 | |
| CN106847357B (zh) | 混凝沉淀法-吸附法联合处理放射性含铀废水的方法 | |
| CN101574641A (zh) | 一种环境友好碳纳米管/海藻酸钠重金属离子吸附材料及其制备方法 | |
| CN108722445B (zh) | 一种超薄卤氧化铋基固溶体光催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN105457599A (zh) | 一种磁性纳米吸附材料的合成及其用于处理重金属废液的方法 | |
| CN110202162A (zh) | 采用硫化纳米铁修复六价铬污染地下水的方法 | |
| CN110694590A (zh) | 一种污水中重金属铬的处理方法 | |
| CN103632793B (zh) | 一种以壳聚糖为碳源碳包覆镍锌铁磁性纳米材料的制备方法 | |
| CN105688859B (zh) | 一种改性超顺磁Fe3O4纳米微粒的制备方法及应用 | |
| CN110064407A (zh) | 一种基于锌锰铁氧体负载纳米硫化铜的生物制备方法 | |
| CN108855151A (zh) | 一种超薄碘氧化铋光催化剂的制备方法及其应用 | |
| CN104492490B (zh) | 一种具有高效光催化活性的氧化锌-聚苯胺复合光催化材料及其制备方法 | |
| CN107199013B (zh) | 一种磁性生物炭载纳米铁的制备方法 | |
| CN110652986A (zh) | 一种网状磁性Fe3O4/GO/ZnO催化剂的制备方法及应用 | |
| CN110639481A (zh) | 一种制备聚吡咯和介孔分子筛复合材料的方法 | |
| CN112371190A (zh) | 一种In2S3/MIL-53(Fe)高效光催化复合材料、制备方法及应用 | |
| CN116196897B (zh) | 一种污泥阳离子吸附剂及其制备方法 | |
| CN112110744A (zh) | 一种磁性多孔陶瓷吸附材料及其制备方法和应用 | |
| CN111359595A (zh) | 一种聚吡咯核-壳介孔二氧化硅微球吸附材料的制备方法 | |
| CN108940184B (zh) | 一种以地下水厂铁泥为原料制备磁性吸附剂的方法 | |
| CN110038569A (zh) | 一种Janus Cu(OH)2@Cu2O/Cu网及其制备方法、应用 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20200107 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |